1. 研究目的与意义（文献综述）
弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂为乳白或淡黄色不透明的球状颗粒，不溶于水、酸、碱和各种有机溶剂。在不同形式或不同介质中膨胀或收缩较大。使用pH值范围4 –14。有再生率高、酸耗低和交换容量大等优点。由丙烯酸甲酚与衣康酸丙烯酷或其他双酷或二醋及二乙烯苯作交联剂，在致孔剂存在下，通过悬浮聚合制成大孔共聚珠体，再经水解、后处理和转型即可得到产品。弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂在工业上具有广泛的应用，常用于原水含盐量高的水处理、大水量软化脱碱处理、废酸废碱中和、电镀含铜镍废水处理以及制药、食品和制糖等工业生产。
近年来国内外开发生产大孔丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂的规模逐年在增加,但其应用方面尚有待于普及与提高。过去生产弱酸树脂,采用甲基丙烯酸甲酷为原料,具有产品成本高，生产操作不便等明显的缺点。近年来，国内外科学家对于新型丙烯酸阳离子交换树脂加大了研究力度，旨在改进比烯酸阳离子交换树脂的生产工艺以提高生产效率。目前广泛采用的生产原料为丙烯酸甲醋或丙烯腈。不仅降低了生产成本，,同时增强了其酸性，扩大了其应用范围。
化工行业《2014年中国弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂行业市场现状及投资潜力研究分析报告》中指出，我国生产弱酸性的丙烯酸阳离子交换树脂产量逐年递增，预测了其广阔的发展前景。因此，开发成本低、用途广的Dl3l丙烯酸系弱酸树脂对企业的发展具有长远的影响。本课题研究方向为“年产1万吨丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂车间设计”，旨在为企业的大规模生产丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂给出理论参考依据。2. 研究的基本内容与方案
| 2、基本内容和技术方案 （1）基本内容 本设计主要包含弱酸性丙烯酸系羧酸型阳离子交换树脂的生产工艺选择。以年产量一万吨该产物为设计目标，年产时间为300天，以此进行反应釜的选择以及其他辅助设备选型的确认。最后在流程与反应釜以其他设备选型得以确定后进行厂房平面设计。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| （2）技术方案 反应原料：
Ⅰ、弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂的生产工艺选择 本试验由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和二乙烯基苯在水中，存在过氧化二苯甲酰引发剂的引发作用，悬浮聚合形成集合物珠体，即得弱酸性丙烯酸羧酸型阳离子交换树脂。产物化学结构式为：
该实验反应原理为：
实验操作步骤如下： （1） 水相配置：将26.08kg结晶硫酸钠加纯水37.52kg，加热溶解到70℃，测定密度在1.145g/cm3(70℃)，加入氯化钠0.5216kg,氢氧化钠0.8874kg和磷酸二氢钠0.339kg全部溶解，留出一勺，抽入反应釜维持此温度。 （2） 单体相的配置：将11.25kg甲基丙烯酸和1.25kg甲基丙烯酸甲酯混合，将0.4134kg（含量38.7%，交联度1.28%）的二乙烯基苯和0.0714kg（按二乙烯基苯计33%）苯乙烯加入一起混合，然后加入0.1688kg过氧化二苯甲酰，搅拌溶解，再加入1.347苯二酚溶解之。 （3） 聚合反应：水相内加入用少量无离子水调成糊状的氢氧化铝0.12kg，搅拌2-3min,停止搅拌，将单体加入水相，开动搅拌，温度下降至65℃，维持此温度，并通入氮气，反应约1h成型后，停止通氮气并保持反应4h，放料甩干。浸入1mol/L盐酸180ml浸泡4h，水洗至中性，进行湿筛，筛出20-50目成品，甩干包装记得成品。 Ⅱ、反应釜及其他设备选型 依照化工设计手册，按照年产丙烯酸阳离子交换树脂1万吨，年产300天，对该设计进行物料以及能量衡算。最终根据相关计算数据进行反应釜、支座、筒体壁厚等设备的选型。 Ⅲ、平面厂房设计 根据设备选型及生产工艺进行管道铺设设计以及设备安装设计。依据国家规定的平面厂房设计标准进行平面厂房设计。
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3. 研究计划与安排
第1-2周：相关资料的搜集；
第3周：方案的确定和物料衡算的计算；
第4周：开题报告编写；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]张武最.合成树脂与塑料、合成纤维[m].化工出版社，2000.6
[2]张洋.高聚物合成工艺设计基础[m].化工出版社，2001.2
[3]武汉化工学院等.化工容器及设备[m]湖北科技出版社2005.6
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